专题9 第一单元 金属的冶炼方法-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦“金属的冶炼方法”核心知识点，从金属存在形式（游离态、化合态）与活动性的关系切入，系统梳理冶炼原理（氧化还原反应），依据金属活动性顺序介绍电解法、热还原法、热分解法，并结合高炉炼铁、铝热反应等实例构建完整知识脉络。 该资料亮点在于融合化学观念（物质转化规律）、科学思维（通过“交流研讨”分析金属使用年代与活动性关系）和科学探究与实践（铝热反应实验及工业流程分析）。课中辅助教师引导学生建立知识联系，课后例题解析助力学生巩固，有效提升解决实际问题的能力。

第一单元　金属的冶炼方法 [学习目标]　1.能从物质性质与反应条件角度解释不同金属冶炼方法的差异。　2.认识化学方法在实现物质间转化中的作用，体会保护金属资源的重要性。　3.认识我国古代文明与金属冶炼的关系，感受物质制备中丰富的化学思想。 任务一　金属的存在形式 1.金属材料的优异性能：有良好的可塑性，坚固耐用，还具有导电、导热等诸多优良性能。 2.金属材料的使用：地壳中含量最高的金属元素是铝，人类最早使用的金属是铜，使用最广泛的金属是铁。 3.金属的存在形式 (1)大量的金属元素存在于地壳的矿石中。 (2)金属的存在形式 ①游离态：在自然界中，只有少量的金属元素以游离态形式存在于地壳中，如自然金和自然银等。 ②化合态：地壳中的大部分金属元素都是以化合态形式存在的。如铁元素存在于赤铁矿(主要成分为Fe2O3)中，铝元素存在于铝土矿(主要成分为Al2O3)中。 (3)除地壳外，还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。 4.金属的存在形式与其活动性的关系 (1)活动性较强的金属，在自然界以各种各样的化合态存在。 (2)活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。 (3)有的金属元素存在形式既有游离态又有化合态，如铁元素有单质(主要存在于陨石中)、氧化物和硫酸盐等存在形式；银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等存在形式。 [交流研讨]　(1)如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？ 提示：金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的时间越晚；金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。 (2)根据上述图片，分析从自然界中获得金属单质是否都必须发生氧化还原反应。 提示：否。有些金属单质化学性质稳定，如金、铂等，在自然界中主要以游离态形式存在，获得这些金属就不需要发生氧化还原反应，用富集的方法就可以，如淘金。 (3)新石器中期，在我国的河北和甘肃等地就已用自然铜来打制铜器，但很少听闻关于自然铁(单质铁)矿产的报道。为什么？ 提示：铁的金属活动性比铜强，自然铁主要存在于陨石中。 学生用书⬇第109页 1.(2024·上海进才中学期末)金属都具有的性质是(　　) A.熔点较高 B.能导电 C.呈银白色 D.原子中电子数较少 答案：B 解析：大部分金属的熔点都比较高，但是汞常温下是液体，其熔点就比较低，故A错误；金属内有自由移动的电子，在电场的作用下发生定向移动，都能导电，故B正确；大部分金属呈银白色，但也有少部分金属有自己的光泽并不是银白色，比如Au、Cu等，故C错误；金属原子的质子数等于核外电子数，金属的最外层电子数比较少，但总电子数并不一定就少，故D错误；故本题选B。 2.从使用金属的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。使用金属的先后顺序跟下列有关的是(　　) ①地壳中金属元素的含量　②金属活动性顺序　③金属的导电性　④金属冶炼的难易程度　⑤金属的延展性 A.①③ B.②④ C.③⑤ D.②⑤ 答案：B 解析：人类对金属元素开发利用的先后顺序主要与金属元素的存在形式及获得这种金属的难易程度有关。 3.下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是(　　) A.地壳中含量最高的金属是铁，其次是铝 B.铝在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分是氧化铝)中 C.铁主要存在于铁矿石(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等)中 D.金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在 答案：A 解析：地壳中含量最高的金属是铝，其次是铁，A错误；金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关，铝、铁在自然界中主要以化合态形式存在，金、铂在自然界中以游离态形式存在。 任务二　金属的冶炼 1.金属的冶炼 (1)定义：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。 (2)金属冶炼的原理：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂或者加热、电解方法把金属化合物还原为金属单质。 (3)金属冶炼的实质：金属离子金属单质，即Mn＋＋ne－M。 (4)金属冶炼的方法 ①金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 ②冶炼方法的应用实例 2.铁的冶炼(高炉炼铁) (1)原料：铁矿石、焦炭、石灰石等。 (2)设备：炼铁高炉。 (3)原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。 (4)冶炼过程 以赤铁矿(主要成分为Fe2O3，含有SiO2等杂质)为例，工业炼铁的基本过程及涉及的主要化学方程式： 3.铝热反应 (1)概念 铝热反应是指工业上用铝粉来还原一些金属氧化物(如Fe2O3、V2O5、Cr2O3、MnO2等)得到金属单质的一类反应。 (2)铝热反应实验及应用 实验 装置 实验 现象 ①镁条剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验 结论 ①高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热； ②反应的化学方程式：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 原理 应用 ①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、钒、铬、锰等； ②金属焊接，如焊接钢轨等 [交流研讨1]　铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质)是提取铝的原料。提取铝的工艺流程如下： (1)请写出①②③④操作所涉及的化学反应方程式。 提示：①Al2O3＋2NaOH＋3H2O2Na[Al(OH)4]； ②Na[Al(OH)4]＋CO2Al(OH)3↓＋NaHCO3； ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O； ④2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 (2)如果将溶解操作的试剂改为盐酸，请设计出合理的提取铝的工艺流程。 提示： [交流研讨2]　某同学为探究铝热反应，查阅有关资料得到如下数据： 物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 — (1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。分析他的解释是否合理？ 提示：铝热反应为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂，根据提供的铁和铝的熔点可知，该同学的推测合理。 (2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。写出该实验所用的试剂及反应的离子方程式。 提示：利用铝能与强碱反应而铁不与强碱反应的特性，可以用氢氧化钠溶液检验熔融物中是否含有铝，反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O＋3H2↑。 铝热反应注意事项 1.铝热反应中镁条作引燃剂，KClO3作助燃剂，镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃。 2.氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；氧化铁粉末与铝粉两者要混合均匀，以保证氧化铁与铝都完全反应。 3.内层滤纸要用水润湿，以防纸漏斗燃烧；蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。 1.(2024·湖南普通高中合格考模拟)镍的活泼性介于金属活动顺序表中铜和铁之间，工业冶炼镍的方法是(　　) A.物理方法 B.电解法 C.热还原法 D.热分解法 答案：C 解析：金和铂利用物理富集法制取，故A不符合题意；电解法用于活泼的金属制取，故B不符合题意；铁、铜的制取采用热还原法进行制取，镍的金属性活泼性顺序介于铁铜之间，因此镍采用该方法，故C符合题意；热分解主要制取银和汞金属；故D不符合题意；故答案选C。 2.金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法正确的是(　　) A.金属被人类开发利用的先后顺序主要取决于金属的活动性 B.我国金属矿物资源丰富，储量巨大，可无限制地开采利用 C.工业上，金属Mg、Al都可由电解对应的熔融氯化物制得 D.通过电解饱和食盐水可制得单质Na 答案：A 解析：金属被人类开发利用的时间先后顺序主要取决于金属的活泼性，活泼性越弱的金属越先开发利用，A正确；我国金属矿物资源丰富，储量巨大，但应合理地开采利用，B错误；工业上金属Mg是用电解熔融的氯化物制得的，Al是用电解熔融的氧化铝制得的，C错误；工业冶炼钠使用的方法是电解熔融的NaCl制得，D错误；故选A。 学生用书⬇第111页 3.下列有关高炉炼铁的说法正确的是(　　) A.还原氧化铁的还原剂是焦炭 B.采用富氧空气可以得到纯铁 C.加入的石灰石只会产生炉渣无其他作用 D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿 答案：D 解析：焦炭发生的反应：C＋O2CO2、CO2＋C2CO，其中CO将铁矿石中的铁元素还原成铁单质，A项错误；高炉炼铁得到的只是含碳量为2％～4.5％的生铁，不会得到纯铁，B项错误；加入石灰石的目的是它在高温下分解生成生石灰，生石灰再与SiO2反应生成CaSiO3炉渣，除去杂质SiO2，C项错误。 4.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质)提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下： (1)Ⅰ和Ⅱ步骤中分离溶液和沉淀的操作是　　　　。 (2)沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有　　　　(填化学式)，生成固体N反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 (3)滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为　　　　　　，它属于　　　　(填“酸”“碱”或“盐”)类物质。 (4)实验室里常往AlCl3溶液中加入　　　　(填“氨水”或“NaOH溶液”)来制取Al(OH)3，该反应的离子方程式为　　　　　　　。 (5)滤液Y中除了含有Na2CO3或NaHCO3外，一定还含有　　　　。 答案：(1)过滤　(2)Fe2O3　2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　(3)Na[Al(OH)4]　盐　(4)氨水　Al3＋＋3NH3·H2OAl(OH)3↓＋3N　(5)硅酸钠(或Na2SiO3) 解析：(1)Ⅰ和Ⅱ步骤中分离溶液和难溶性的固体沉淀的操作是过滤；(2)在铝土矿中含有Al2O3、Fe2O3，SiO2等杂质，当向其中加入NaOH溶液时，两性氧化物Al2O3、酸性氧化物SiO2与NaOH发生反应，变为可溶性的物质，而碱性氧化物Fe2O3不能发生反应，所以沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有Fe2O3；在滤液X中含有NaOH及Na[Al(OH)4]、Na2SiO3，向其中通入CO2气体，并控制反应条件，会发生反应：Na[Al(OH)4]＋CO2NaHCO3＋Al(OH)3↓，将Al(OH)3沉淀洗涤，灼烧，发生分解反应：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，产生的固体N是Al2O3；(3)由于NaOH溶液过量，所以在滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为Na[Al(OH)4]；它是盐；(4)由于Al(OH)3是两性氢氧化物，它既能与强酸发生反应，也能与强碱发生反应，所以在实验室里制取氢氧化铝时通常是往AlCl3溶液中加入氨水来制取Al(OH)3，该反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2OAl(OH)3↓＋3N；(5)根据上述分析滤液Y中除了含有Na2CO3或NaHCO3外，一定还含有硅酸钠(或Na2SiO3)。 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 金属的活 动性顺序 K　Ca　Na Mg　Al Zn　Fe　Sn Pb　(H) Cu Hg　Ag 金属原子 失电子能力 强→弱 金属离子 得电子能力 弱→强 主要冶 炼方法 电解法 热还原法 热分解法 1.从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于(　　) A.金属的化合价高低 B.金属的活动性强弱 C.金属的导电性强弱 D.金属在地壳中的含量多少 答案：B 解析：对比金属活动性强弱关系与人类利用金属的先后，可以发现人类使用较早的金属，其活动性较弱，结合学习中对金属铁、铝的冶炼的认识，可知金属活动性越强，金属的冶炼越难，这也影响了人类对金属的使用；答案选B。 2.(2025·上海浦东中学期中)下列金属需要使用电解法冶炼的是(　　) A.Fe B.Na C.Cu D.Zn 答案：B 解析：铁属于中等活泼金属，Fe一般采用热还原的方法冶炼得到，A不符合题意；Na金属活动性很活泼，采用电解熔融氯化物的方法得到Na单质，即2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，B符合题意；Cu的金属活动性较弱，一般采用还原的方法冶炼Cu，C不符合题意；Zn属于中等活泼金属，Zn一般采用热还原的方法冶炼得到，D 不符合题意；故选B。 3.(2024·内蒙古部分名校期中)工业上，下列方法通常被用来获得金属铝的是(　　) A.2AlCl3(熔融)2Al＋Cl2↑ B.2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ C.3Fe＋Al2(SO4)33FeSO4＋2Al D.Al2O3＋3H2Al＋3H2O 答案：B 解析：氯化铝为共价化合物，在熔融状态下不导电，所以不能用电解熔融氯化铝的方法制取铝，通常用电解氧化铝的方法制取铝，A错误；冰晶石能使氧化铝在远低于其熔点时熔化，结合选项A可知，2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑可用于制金属铝，B正确；铝的金属性比铁强，铁不能从硫酸铝中置换出铝，C错误；铝是活泼金属，氢气不能从氧化铝中置换出铝，D错误；选B。 4.(2024·宁波九校期末)下列说法不正确的是(　　) A.工业制Al，在电解步骤加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度 B.工业炼铁主要原料为FeS2、焦炭、空气、石灰石 C.生物炼铜中通常利用某些细菌把不溶性的硫化铜转化为可溶性铜盐 D.工业制备硫酸的主要设备为沸腾炉、接触室和吸收塔 答案：B 解析：Al2O3的熔点很高，加入冰晶石可以降低其熔融温度，降低成本，A正确；工业炼铁所用铁矿石的主要成分为Fe2O3，B错误；某种能耐受铜盐毒性的细菌能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜转化为可溶性的铜盐，此法为生物炼铜，C正确；工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔；在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫，在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气结合，生成三氧化硫，三氧化硫流经吸收塔时，采用98.3％的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸，D正确；综上所述答案为B。 学生用书⬇第112页 5.如图所示，将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，并套在一起，使四周都有四层。把内层纸漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条。用小木条点燃镁条，观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题。 (1)写出该反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　， 在该反应中　　　　是氧化剂，　　　　是还原剂，该反应称为　　　　反应。 (2)选出该实验的实验现象：　　　　(填序号)。 ①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；③纸漏斗的下部被烧穿；④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。 (3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：　　　　　　　； 蒸发皿盛沙：　　　　　　　； 镁条：　　　　　　　； 氯酸钾：　　　　　　　。 (4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？ 　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　Fe2O3　Al　铝热　(2)①②③④　(3)使熔融物易于落下　防止溅落物炸裂蒸发皿　引燃剂，引发铝热反应，并引起氯酸钾分解　助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气　(4)用磁铁吸引生成物，磁铁上有黑色物质被吸附，则证明生成物中有金属铁 解析：铝粉和某些难熔的金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物叫铝热剂，在高温下发生铝热反应，可用来冶炼难熔的相对较不活泼的金属(如V、Cr、Mn等)、焊接钢轨等。利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁条快速燃烧。 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